【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体，具体涉及一种用于异质外延生长的硅衬底的制作方法、硅衬底及异质外延器件的制备方法。
技术介绍
1、ⅲ-ⅴ族半导体材料不仅具有极为突出的光电性能，而且在载流子迁移率方面具有明显的优势。与纯硅相比，gaas材料的载流子迁移率比纯硅高8倍左右，ingaas材料的载流子迁移率高13倍左右。其中，ingaas材料的表面导带存在钉扎能级，使表面形成一层二维电子气，较小带隙的ingaas能够与硅材料形成电子透过率非常好的异质结接触。
2、然而，目前ⅲ-ⅴ族半导体材料主要生长在碳化硅、蓝宝石等衬底上。硅材料作为重要的半导体材料，其广泛应用于半导体器件和集成电路。但是由于ⅲ-ⅴ族半导体材料异质结与硅材料的晶格失配较严重，限制了ⅲ-ⅴ族半导体材料异质结与硅衬底的融合。
3、研究发现，硅衬底上的{111}晶面与ⅲ-ⅴ族半导体材料的晶格能较好的匹配，因而可以通过在硅衬底上制作{111}晶面，并在该{111}晶面上生长ⅲ-ⅴ族半导体材料，实现ⅲ-ⅴ族半导体材料异质结与硅衬底的融合。
4、因此，针对上述技术问题，有必要提供一种用于异质外延生长的硅衬底的制作方法、硅衬底及异质外延器件的制备方法。
5、公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种用于异质外延生长的硅衬底的制作方法、硅衬底及异质
2、为了实现上述目的，本专利技术一具体实施例提供的技术方案如下：
3、一种用于异质外延生长的硅衬底的制作方法，包括：
4、提供硅衬底，所述硅衬底具有第一表面，所述第一表面为非{111}晶面；
5、在所述硅衬底的第一表面上形成光刻胶层，在所述光刻胶层上形成第一槽结构，所述第一槽结构具有至少一所需倾斜角度的斜面；
6、以所述光刻胶层为掩膜层，沿所述第一槽结构的斜面对所述硅衬底进行倾斜刻蚀，在所述硅衬底上形成具有至少一个{111}晶面的第二槽结构。
7、在本专利技术的一个或多个实施例中，所述第一表面为{100}晶面，所述第一槽结构的斜面相对于所述第一表面的倾斜角度为54.7°。
8、在本专利技术的一个或多个实施例中，
9、在所述光刻胶层上形成阵列排设的多个第一槽结构，相邻第一槽结构之间的间距范围大于或等于0.5μm；；
10、以所述光刻胶层为掩膜层，在所述硅衬底上形成阵列排设的多个第二槽结构，相邻第二槽结构之间的间距范围大于或等于0.5μm；。
11、在本专利技术的一个或多个实施例中，
12、在所述硅衬底的第一表面上形成光刻胶层，在所述光刻胶层上形成第一槽结构，包括：
13、在所述硅衬底的第一表面上形成正性光刻胶层；
14、提供掩膜，所述掩膜上形成有所需斜面角度的图案；
15、将所述掩膜覆盖于所述正性光刻胶层表面，调整曝光光源的角度，使其倾斜照射所述正性光刻胶层，对其进行曝光并显影，以在所述正性光刻胶层上形成具有所需倾斜角度斜面的第一槽结构。
16、在本专利技术的一个或多个实施例中，利用曝光显影技术在所述光刻胶层上形成径向截面为倒梯形的第一槽结构，所述第一槽结构的两个侧面相对于所述第一表面的倾斜角度均为54.7°。
17、在本专利技术的一个或多个实施例中，采用离子束刻蚀的倾斜刻蚀技术，沿平行于所述第一槽结构的斜面方向，在所述硅衬底上刻蚀出具有{111}晶面的第二槽结构。
18、在本专利技术的一个或多个实施例中，所述第二槽结构的径向截面为平行四边形，所述第二槽结构具有相对设置的两个{111}晶面。
19、本专利技术一具体实施例提供一种采用上述的用于异质外延生长的硅衬底的制作方法制作而成的硅衬底，所述硅衬底具有非{111}晶面的第一表面，所述第一表面上形成有若干阵列排设的第二槽结构，每个所述第二槽结构暴露所述硅衬底的至少一个{111}晶面。
20、本专利技术一具体实施例提供一种异质外延器件的制备方法，包括：
21、提供上述的用于异质外延生长的硅衬底的制作方法制作而成的硅衬底；
22、在所述硅衬底上沉积氧化层，所述氧化层暴露出所述第二槽结构的至少一个{111}晶面；
23、在所述硅衬底上利用所述第二槽结构被暴露的{111}晶面外延生长ⅲ-ⅴ族半导体材料的异质外延结构。
24、在本专利技术的一个或多个实施例中，在所述硅衬底上利用所述第二槽结构被暴露的{111}晶面外延生长ⅲ-ⅴ族半导体材料的异质外延结构，包括：
25、在所述第二槽结构被暴露的{111}晶面上外延生长平坦层，所述平坦层至少覆盖所述第二槽结构且所述平坦层的顶面与所述硅衬底的第一表面平行；
26、在所述平坦层上外延生长ⅲ-ⅴ族半导体材料的异质外延结构。
27、与现有技术相比，本专利技术的用于异质外延生长的硅衬底的制作方法，能够获得精度较高，间隙较小，具有理想{111}晶面的硅衬底。
28、本专利技术的用于异质外延生长的硅衬底的制作方法，硅衬底及异质外延器件的制备方法，通过在硅衬底上暴露出{111}晶面，利用{111}晶面在硅衬底上外延生长ⅲ-ⅴ族半导体材料的异质外延结构，有助于在异质结界面形成相对较小的位错密度，提高异质外延结构的质量；同时在外延过程中形成的表面缺陷相对较少，有助于保持材料表面的光滑度，减少界面的缺陷，提高器件的性能。
29、本专利技术的用于异质外延生长的硅衬底的制作方法，硅衬底及异质外延器件的制备方法，通过在硅衬底上暴露出{111}晶面，利用{111}晶面在硅衬底上外延生长ⅲ-ⅴ族半导体材料的异质外延结构，该异质外延结构具有较好的电子性能，包括高电子迁移率、较小的效能质量和较小的表面态密度，这些特性对于制造高性能的电子器件至关重要。
30、本专利技术的用于异质外延生长的硅衬底的制作方法，硅衬底及异质外延器件的制备方法，通过在硅衬底上暴露出{111}晶面，利用{111}晶面在硅衬底上外延生长ⅲ-ⅴ族半导体材料的异质外延结构，可以利用尺寸效应来调控材料的电子和光学性质，尺寸效应可用于定制和优化材料的性能，以满足特定应用的需求。
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1.一种用于异质外延生长的硅衬底的制作方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的用于异质外延生长的硅衬底的制作方法，其特征在于，所述第一表面为{100}晶面，所述第一槽结构的斜面相对于所述第一表面的倾斜角度为54.7°。
3.根据权利要求1所述的用于异质外延生长的硅衬底的制作方法，其特征在于，在所述光刻胶层上形成阵列排设的多个第一槽结构，相邻第一槽结构之间的间距范围大于或等于0.5μm；
4.根据权利要求1所述的用于异质外延生长的硅衬底的制作方法，其特征在于，在所述硅衬底的第一表面上形成光刻胶层，在所述光刻胶层上形成第一槽结构，包括：
5.根据权利要求1所述的用于异质外延生长的硅衬底的制作方法，其特征在于，利用曝光显影技术在所述光刻胶层上形成径向截面为倒梯形的第一槽结构，所述第一槽结构的两个侧面相对于所述第一表面的倾斜角度均为54.7°。
6.根据权利要求1所述的用于异质外延生长的硅衬底的制作方法，其特征在于，采用离子束刻蚀的倾斜刻蚀技术，沿平行于所述第一槽结构的斜面方向，在所述硅衬底上刻蚀出具有{111}晶面的
7.根据权利要求6所述的用于异质外延生长的硅衬底的制作方法，其特征在于，所述第二槽结构的径向截面为平行四边形，所述第二槽结构具有相对设置的两个{111}晶面。
8.一种采用权利要求1-7任一项所述的用于异质外延生长的硅衬底的制作方法制作而成的硅衬底，其特征在于，所述硅衬底具有非{111}晶面的第一表面，所述第一表面上形成有若干阵列排设的第二槽结构，每个所述第二槽结构暴露所述硅衬底的至少一个{111}晶面。
9.一种异质外延器件的制备方法，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的异质外延器件的制备方法，其特征在于，在所述硅衬底上利用所述第二槽结构被暴露的{111}晶面外延生长Ⅲ-Ⅴ族半导体材料的异质外延结构，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种用于异质外延生长的硅衬底的制作方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的用于异质外延生长的硅衬底的制作方法，其特征在于，所述第一表面为{100}晶面，所述第一槽结构的斜面相对于所述第一表面的倾斜角度为54.7°。
3.根据权利要求1所述的用于异质外延生长的硅衬底的制作方法，其特征在于，在所述光刻胶层上形成阵列排设的多个第一槽结构，相邻第一槽结构之间的间距范围大于或等于0.5μm；
4.根据权利要求1所述的用于异质外延生长的硅衬底的制作方法，其特征在于，在所述硅衬底的第一表面上形成光刻胶层，在所述光刻胶层上形成第一槽结构，包括：
5.根据权利要求1所述的用于异质外延生长的硅衬底的制作方法，其特征在于，利用曝光显影技术在所述光刻胶层上形成径向截面为倒梯形的第一槽结构，所述第一槽结构的两个侧面相对于所述第一表面的倾斜角度均为54.7°。
6.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴启花，熊敏，
申请(专利权)人：中科纳米张家港化合物半导体研究所，
类型：发明
国别省市：
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